escuela: unidad profesional … · el estudio de los sistemas de análisis y adquisición de datos,...

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

SECRETARIA ACADEMICA DIRECCION DE ESTUDIOS PROFESIONALES EN INGENIERIA Y CIENCIAS FISICO MATEMATICAS

ESCUELA: UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE INGENIERIA Y CIENCIAS SOCIALES Y ADMINISTRATIVAS. CARRERA: INGENIERÍA EN INFORMÁTICA ESPECIALIDAD: COORDINACION: ACADÉMIA DE COMPUTACIÓN DEPARTAMENTO: CIENCIAS DE LA INGENIERIA.

ASIGNATURA: ANÁLISIS Y ADQUISICIÓN DE DATOS. CLAVE: NCDD SEMESTRE: CUARTO CREDITOS: 6 VIGENTE: ENERO/2001 TIPO DE ASIGNATURA: TEÓRICA MODALIDAD: Escolarizada XXX Abierta .

FUNDAMENTACION DE LA ASIGNATURA.

El notable desarrollo de la Informática y la Electrónica, ha permitido que los métodos clásicos de adquisición de datos, surgidos a mediados del siglo, se complementen con nuevos y potentes procedimientos que en determinados procesos, resuelven aquellos problemas que los métodos tradicionales dejaban de lado o con poco éxito. Los sistemas computacionales para el análisis y adquisición de datos que son aplicados en los modernos sistemas de instrumentación y control industrial, son flexibles, versátiles y de bajo costo, principalmente por el uso de los microcontroladores. La aplicación de sistemas de adquisición de datos basados en microcontroladores requiere el conocimiento de varias áreas como son la medición de variables de proceso, tales como, temperatura, presión, esto requiere el conocimiento de sensores, transductores, acondicionamiento de señales, convertidores de señal analógico/digital (a/d) y digital/analógico (d/a), y un aspecto muy importante es el conocimiento de cómo se programan los microcontroladores para estas aplicaciones.

OBJETIVO DE LA ASIGNATURA Al término del curso, el alumno: - Aplicará los conceptos básicos de la instrumentación industrial, los métodos para el acondicionamiento de las señales eléctricas y las

metodologías para el uso de sensores, transductores, convertidores a/d y d/a, y microcontroladores, en la aplicación de sistemas de análisis y adquisición de datos.

TIEMPOS TOTALES ASIGNADOS: H/SEMESTRE: 54 H/SEMANA: 3:00 H/TEORIA/SEMESTRE: 54 H/PRACTICA/SEMESTRE:

PROGRAMA ELABORADO O ACTUALIZADO POR: ACADÉMIA DE COMPUTACIÓN REVISADO: JEFATURA DE CARRERA DE INGENIERÍA EN INFORMÁTICA APROBADO POR: C.T.C.E. PRESIDENTE

ING. FRANCISCO BOJORQUEZ HERNANDEZ. OCTUBRE/ 10 / 2000

AUTORIZADO POR: COMISION DE PLANES Y PROGRAMAS DE ESTUDIOS DEL CONSEJO GENERAL CONSULTIVO DEL INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL.



ASIGNATURA: ANÁLISIS Y ADQUISICIÓN DE DATOS CLAVE: NCDD . HOJA: 2 DE: 12 .

FUNDAMENTACIÓN El estudio de los sistemas de Análisis y Adquisición de Datos, se hará por medio de exposiciones teóricas, y ejemplos prácticos ilustrativos, se reforzarán los conocimientos con trabajos de investigación documental y de campo. La metodología general del proceso enseñanza - aprendizaje consiste en la exposición detallada por parte del profesor de los sistemas de adquisición de datos, a través del método inductivo, haciendo uso de esquemas, rotafolios, bibliografía especializada e investigación por parte de los alumnos. ANTECEDENTES: Sistemas digitales I y II, Arquitectura de Computadoras CONSECUENTES: Control numérico, ingeniería asistida por computadora, lnstrumentación virtual. COLATERALES: Aplicaciones de adquisición de datos.



ASIGNATURA: ANÁLISIS Y ADQUISICIÓN DE DATOS CLAVE: NCDD . HOJA: 3 DE 12 . No. UNIDAD NOMBRE: I INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS DE ADQUISICIÓN DE DATOS

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD

Al término de la unidad, el alumno - Explicará los componentes básicos de un sistema de procesamiento de señales, así como la problemática que estos sistemas presentan.

HORAS NÚM.

TEMA T E M A S INSTRUMENTACIÓN DIDACTICA

T P EC CLAVE

BIBLIOGRAFIA

1.1 1.2

1.3

1.4

Introducción Componentes básicos de un sistema de procesamiento de señales El problema de la adquisición de datos Esquemas de codificación binaria - El código fraccional binario natural - Dígito decimal codificado binariamente (BCD) - Codificación de magnitud con signo - Desviación de codificación binaria - Codificación de complemento a 2´s - Codificación de complemento a 1´s - Conversión entre diferentes tipos de codificación

Exposición del tema por parte del profesor, estructurando y presentando ejemplos ilustrativos. Análisis y solución de ejercicios por parte del estudiante.

Material didáctico Pizarrón y gis. Libros, apuntes y problemarios.

0.5

0.5

1.0

2.0

2.0

2.0

2B, 9B, 6C



ASIGNATURA: ANÁLISIS Y AQUISICIÓN DE DATOS CLAVE: NCDD . HOJA: 4 DE 12 . No. UNIDAD NOMBRE: II CONCEPTOS BÁSICOS DE INSTRUMENTACIÓN


Al término satisfactorio de la unidad: - Describirá las metodologías y conceptos básicos de la instrumentación industrial

HORAS NÚM.

TEMA T E M A S INSTRUMENTACION DIDACTICA

T P EC CLAVE

BIBLIOGRAFIA 2.1 2.2

2.3

2.4

2.5

2.6

Introducción Definición de términos - Precisión - Exactitud - Resolución - Sensibilidad Calibración - Estándares - Concepto de error en la Medición Sistemas de Unidad de Medición - Sistema internacional - Sistema inglés Conceptos básicos en los indicadores dinámicos - Respuesta en el tiempo - Respuesta en frecuencia Distorsión

Exposición del tema por parte del profesor, Estructurado y presentando ejemplos ilustrativos. Análisis y solución de ejercicios por parte del estudiante. Material didáctico Pizarrón y gis. Libros, apuntes y problemarios.

0.5

2.0

2.0

1.0

2.0

2.0

2.0

8B, 2B



ASIGNATURA: ANÁLISIS Y ADQUISICIÓN DE DATOS CLAVE: NCDD . HOJA: 5 DE 12 . No. UNIDAD NOMBRE: III PARÁMETROS Y CARACTERÍSTICAS DE FUNCIONAMIENTO DE DISPOSITIVOS, SENSORES Y TRANSDUCTORES.


Al término de la unidad, el alumno: - Explicará las características de funcionamiento, así como interpretará los parámetros de los dispositivos, sensores y transductores.

HORAS NÚM.


T P EC CLAVE

BIBLIOGRAFIA 3.1

3.2

3.3

Introducción Tipos de sensores eléctricos - Capacitivos - Inductivos - Resistivos - Sensores que hacen la conversión física directa a variable eléctrica Especificaciones de diferentes tipos de transductores - De presión - De deformación (strain gauge) - De piezoeléctrico - De ángulo de capacitancia

Exposición del tema por parte del profesor, estructurando y presentando ejemplos ilustrativos. Análisis y solución de ejercicios por parte del estudiante. Material didáctico Pizarrón y gis. Libros, apuntes y problemarios.

0.5

3.0

3.0

8B, 9B, 3B



ASIGNATURA: ANÁLISIS Y ADQUISICIÓN DE DATOS CLAVE: NCDD . HOJA: 6 DE 12 . No. UNIDAD NOMBRE: IV EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD Al término de la unidad el alumno: - Explicará las características de funcionamiento de los amplificadores operacionales, así como sus especificaciones y configuración de

aplicaciones básicas. -

HORAS NÚM.


T P EC CLAVE

BIBLIOGRAFIA 4.1

4.2

4.3

Introducción Especificación del amplificador operacional - Tipos de amplificadores y sus características generales Configuraciones básicas de aplicaciones - Seguidor - Amplificador - Suma algebraica - Integrador - Diferenciador


0.5

2.0

4.0

7B, 9B



ASIGNATURA: ANÁLISIS Y ADQUISICIÓN DE DATOS CLAVE: NCDD . HOJA: 7 DE 12 . No. UNIDAD NOMBRE: V INTRODUCCIÓN A LOS FILTROS

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD Al término de la unidad el alumno: - Explicará las metodologías de acondicionamiento de señal con filtros de diferentes tipos.

HORAS NÚM. TEMA

T E M A S INSTRUMENTACION DIDACTICA T P EC

CLAVE BIBLIOGRAFIA

5.1

5.2

5.3

Introducción Fundamento de reconstrucción -Normalización/Desnormalización -Encontrando polos de la respuesta en magnitud Funciones de transferencia para filtros pasivos - Pasa bajos - Pasa altos - Pasa banda


0.5

2.0

2.0

7B, 1C, 5C, 6C



ASIGNATURA: ANÁLISIS Y ADQUISICIÓN DE DATOS CLAVE: NCDD . HOJA: 8 DE 12 . No. UNIDAD NOMBRE: V INTRODUCCIÓN A LOS FILTROS

HORAS NÚM. TEMA

T E M A S INSTRUMENTACION DIDACTICA T P EC

CLAVE BIBLIOGRAFIA

5.4

5.5

5.6

Funciones de transferencia para filtros - Respuesta butterworth - Respuesta chevyshev - Filtros fase lineal Filtros de premuestreo Filtros de reconstrucción - Reconstrucción pasiva - Reconstrucción de funciones de transferencia - Transformación pasa bajos a pasa altos - Reconstrucción activa

3.0

3.0



ASIGNATURA: ANÁLISIS Y ADQUISICIÓN DE DATOS CLAVE: NCDD . HOJA: 9 DE 12 . No. UNIDAD NOMBRE: VI LA FUNCIÓN DE CONVERCIÓN DIGITAL/ANALÓGICO (DAC) Y ANALÓGICO/DIGITAL (ADC) CON MICROCONTROLADORES DE USO DEDICADO

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD Al término de la unidad, el alumno: - Aplicará la función de conversión DAC y ADC, con el uso de microcontroladores y con otro tipo de convertidores.

HORAS NÚM.


T P EC CLAVE

BIBLIOGRAFIA 6.1

6.2

6.3

6.4

Introducción Convertidores Digital/Analógico DAC - Número de bits - Tiempo de estabilización - Factor de conversión - Exactitud o linealidad - Resolución Diseño del DAC con microcontroladores Un DAC práctico

- Exposición por el profesor del tema, utilizando los apoyos didácticos siguientes: pizarrón, acetatos, proyector, rotafolios.

- Participación del alumno en

investigaciones, estudio de casos, análisis de información

- Utilizar metodologías como dinámica de grupos lluvia de ideas, preguntas dirigidas.

0.5

1.0

3.0

1.0

2B, 7B, 9B



ASIGNATURA: ANÁLISIS Y ADQUISICIÓN DE DATOS CLAVE: NCDD . HOJA: 10 DE 12 .

No. UNIDAD NOMBRE: VI LA FUNCIÓN DE CONVERCIÓN DIGITAL/ANALÓGICO (DAC) Y ANALÓGICO/DIGITAL (ADC) CON MICROCONTROLADORES DE USO DEDICADO

HORAS NÚM.


T P EC CLAVE

BIBLIOGRAFIA 6.5

6.6

6.7

6.8

6.9

6.10

6.11

Otros tipos del DACs Convertidor Analógico/Digital ADC Parámetros de rendimiento del ADC Diseño del ADC con microcontroladores Un ADC práctico Otros tipos de ADCs - Convertidor paralelo - ADC de aproximaciones sucesivas - Convertidor interactivo - El convertidor de rampa, de escalera, y de rastreo. Circuitos de muestreo y retención (Sample and Hold)





1.0

1.0

0.5

3.0

1.0

1.0

1.0



ASIGNATURA: ANÁLISIS Y ADQUISICIÓN DE DATOS CLAVE: NCDD . HOJA: 11 DE 12 . No. UNIDAD NOMBRE: VII CONSIDERACIONES DE ERROR BÁSICOS EN LOS SISTEMAS DE ADQUISICIÓN DE DATOS.

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD Al término de la unidad, el alumno: - Explicará las características de los errores, presentes y posibles en los sistemas de adquisición de datos, así como la problemática en este sentido.

HORAS NÚM.


T P EC CLAVE

BIBLIOGRAFIA 7.1

7.2

7.3

7.4

7.5

7.6

Introducción Cuantificación sencilla Efectos de error sobre tamaño de palabra - Error de cuantización - Consideraciones de ruido - Señal a porcentaje de ruido Selección del tamaño del convertidor Panorama de un sistema de adquisición de datos Reconstrucción de una forma de onda





0.5

0.5

0.5

0.5

1.0

1.0

2B, 9B, 4C, 6C



ASIGNATURA: ANÁLISIS Y ADQUISICIÓN DE DATOS CLAVE: NCDD . HOJA: 12 DE 12 .

PERIODO UNIDADES TEMATICAS PROCEDIMIENTOS DE EVALUACION

1er. Departamental

2do. Departamental

3er. Departamental

I, II, III

IV, V

VI, VII

- Examen escrito 70% - Trabajo de investigación 30% - Examen escrito 70% - Trabajo de investigación 30% - Examen escrito 70% - Trabajo de investigación 30% La calificación final será el promedio de las calificaciones parciales.

CLAVE B C BIBLIOGRAFIA

1

2

3

4

5

6

7

8

9

B

B

B

B

B

C

C

C

C

Digital Filter Design. Parks, T. John Wiley & Sons, 1987, USA, 341 p. Physical Data Adquisition for Digital Processing: components, parameters, and specification. Miner, G. Prentice Hall, 1992, USA, 417 p. Signals noise & active sensors. Minkoff, J. John Wiley & Sons, 1992, USA, 249 p. System and Signal Analisys. Chen, Cch. Saaunders, 1989 , USA, 543 p. Teory and Applications of Digital Signal Processing. Rabiner, L. Prentice Hall, 1975, USA, 762 p. Tratamiento Digital de Señales. Proakis, J. Prentice Hall, 1998, MEXICO, 976 p. Basic Operational Amplitifiers and Linear Integratea Circuits. Floyd, T.L. Merrill, McMillan Publishing Company-1994, USA 581 pp. Métodos Experimentales para Ingenieros. Holman, J.P. Mc.Graw-Hill 4ª . Edición. 1994, México 559 pp. Data Adquisition and Process Control, Microcontroller. Driscoll, F.F. Printice Hall, USA 1996. 612 pp.

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